特開 2017-149592 ＡｌＮウィスカーの製造方法、及び、ＡｌＮウィスカー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-149592(P2017-149592A)

(43)【公開日】2017年8月31日

(54)【発明の名称】ＡｌＮウィスカーの製造方法、及び、ＡｌＮウィスカー

(51)【国際特許分類】

   C30B 29/62 20060101AFI20170804BHJP

   C30B 29/38 20060101ALI20170804BHJP

【ＦＩ】

   C30B29/62 Q

   C30B29/38 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-30903(P2016-30903)

(22)【出願日】2016年2月22日

(71)【出願人】

【識別番号】313004414

【氏名又は名称】株式会社燃焼合成

(71)【出願人】

【識別番号】504173471

【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100174528

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 晋朗

(74)【代理人】

【識別番号】100121049

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 正義

(72)【発明者】

【氏名】秋山 友宏

(72)【発明者】

【氏名】中田 成

(72)【発明者】

【氏名】原田 和人

【テーマコード（参考）】

4G077

【Ｆターム（参考）】

4G077AA04

4G077BE13

4G077DB02

4G077TA02

4G077TH01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高純度なＡｌＮウィスカーを簡便な方法にて、短時間、省エネルギー、及び、低コストで製造することを可能としたＡｌＮウィスカーの製造方法、及び、ＡｌＮウィスカーの提供。
【解決手段】窒素雰囲気下にて、Ａｌを含有した原料から、ＡｌＮウィスカーを、燃焼合成反応により生成させ、原料の合成体表層に、ＡｌＮウィスカーを層状７に生成させることが好ましく、原料に、ＮＨ_４Ｃｌを含有し、ＮＨ_４Ｃｌの分解ガスを排出させることが好ましいＡｌＮウィスカーの製造方法。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒素雰囲気下にて、Ａｌを含有した原料から、ＡｌＮウィスカーを、燃焼合成反応により生成することを特徴とするＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項2】

前記原料の合成体表層に、前記ＡｌＮウィスカーを層状に生成させることを特徴とする請求項１に記載のＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項3】

前記原料に、ＮＨ_４Ｃｌを含有し、ＮＨ_４Ｃｌの分解ガスを排出させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項4】

前記原料に、ＮＨ_４Ｃｌを、０．５質量％以上５質量％以下、含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項5】

前記原料に、希釈材としてのＡｌＮを、１０質量％以上４０質量％以下、含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項6】

前記原料に、Ｙ_２Ｏ_３を、０．５質量％以上５質量％以下、含有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項7】

前記原料に、Ａｌ_２Ｏ_３を、０．２質量％以上２質量％以下、含有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のＡｌＮウィスカーの製造方法。

【請求項8】

結晶成長の方向がランダムであることを特徴とするＡｌＮウィスカー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼合成法を応用したＡｌＮウィスカーの製造方法、及び、ＡｌＮウィスカーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のＡｌＮウィスカーの製造方法として、特許文献１には、アルミナを窒素雰囲気下で１８００℃〜２０００℃において炭素を用いて還元することにより、ＡｌＮウィスカーを生成する製造法が開示されている。特許文献１での製造法は、黒鉛加熱デバイスを備えた横形炉の半連続式運転により遂行される。そして、アルミナ、炭素、及び成長活性剤としてのカルボニル鉄の混合物を装入した黒鉛容器を、上記炉に通じて周期的に供給する。また、特許文献２には、金属Ａｌ粉末等を５．０Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中で５４０〜６５０℃まで昇温し、その温度を保持した状態でＮ_２ガスの加圧雰囲気にて、直接窒化法によりＡｌＮウィスカーを製造する方法が開示されている。更に、特許文献３では、Ａｌ−Ｔｉ−Ｓｉを主成分とする材料をアルミナボートに充填し、それを１５００℃〜１８００℃にて加熱溶融させ、窒素雰囲気下にて直接窒化法を用いて、材料の表面上にＡｌＮウィスカーを生成させる方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９−１１８５９８号公報

【特許文献2】特開平１１−１３９８１４号公報

【特許文献3】特開２０１４−７３９５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１で開示されているＡｌＮウィスカーの製造方法では、炭素及びカルボニル鉄を還元剤として原料に添加している。このため、生成されたＡｌＮウィスカー内部に炭素や鉄などの不純物や未反応のアルミナが残留する問題があった。その結果、ＡｌＮウィスカーの熱伝導性や絶縁性が劣り、この未反応や不純物を除去する処理が必要となった。また、特許文献１では、還元反応を起こすために高いエネルギーが必要であり、具体的には、外部加熱にて１８００℃〜２０００℃と非常に高い温度にて処理する必要があった。このため、エネルギーコスト面での課題があった。

【0005】

また、特許文献２、及び特許文献３に記載されたＡｌＮウィスカーの製造方法においても、外部加熱によりＡｌＮウィスカーを生成させている。このため、特許文献１と同様に、エネルギーコスト面で課題があった。また、特許文献２及び特許文献３に記載された、外部加熱による方式では、炉の昇降温に時間がかかり、且つＡｌＮウィスカーの成長を行うための保持時間も必要となった。この結果、ＡｌＮウィスカーの製造に要するサイクル時間が長くなり、ＡｌＮウィスカーの生産性が低下した。

【0006】

そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、従来に比べて、高純度なＡｌＮウィスカーを簡便な方法にて、短時間、省エネルギー、及び、低コストで製造することを可能としたＡｌＮウィスカーの製造方法、及び、ＡｌＮウィスカーを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のＡｌＮウィスカーの製造方法は、窒素雰囲気下にて、Ａｌを含有した原料から、ＡｌＮウィスカーを、燃焼合成反応により生成することを特徴とする。

【0008】

本発明では、前記原料の合成体表層に、前記ＡｌＮウィスカーを層状に生成させることが好ましい。

【0009】

本発明では、前記原料に、ＮＨ_４Ｃｌを含有し、ＮＨ_４Ｃｌの分解ガスを排出させることが好ましい。

【0010】

また本発明では、前記原料に、ＮＨ_４Ｃｌを、０．５質量％以上５質量％以下、含有することが好ましい。

【0011】

また本発明では、前記原料に、希釈材としてのＡｌＮを、１０質量％以上４０質量％以下、含有することが好ましい。

【0012】

また本発明では、前記原料に、Ｙ_２Ｏ_３を、０．５質量％以上５質量％以下、含有することが好ましい。

【0013】

また本発明では、前記原料に、Ａｌ_２Ｏ_３を、０．２質量％以上２質量％以下、含有することが好ましい。

【0014】

また本発明のＡｌＮウィスカーは、結晶成長の方向がランダムであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、燃焼合成法を応用して、ＡｌＮウィスカーを製造することで、外部加熱を必要とせず、省エネルギーで且つ短時間でのＡｌＮウィスカーの生成を可能とする。また原料に、炭素や鉄などを添加しないため、ＡｌＮウィスカーに、絶縁性及び熱伝導性を低下させる不純物混入の可能性が抑制される。したがって、高品質なＡｌＮウィスカーを製造することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態におけるＡｌＮウィスカーの製造方法を示すフローチャートである。

【図2】坩堝内での原料配置を示す模式図である。

【図3】本発明の実施の形態における層状のＡｌＮウィスカーと、ＡｌＮウィスカーを型抜きして形成されたＡｌＮウィスカーシートを示す模式図である。

【図4】本実施例のＡｌＮウィスカーのＸＲＤの分析結果を示すスペクトル図である。

【図5】走査型電子顕微鏡により撮像した画像を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

【0018】

ＡｌＮウィスカーは、熱伝導率が高く、絶縁性に優れた特性を有しており、且つその高いアスペクト比から、樹脂封止材等に好適に使用される。

【0019】

本発明の実施の形態における、ＡｌＮウィスカーの製造方法は、燃焼合成を応用したものである。燃焼合成法は、物質の化学反応時に生じる生成熱を利用し、化合物を生成する方法であり、外部加熱を必要としない省エネルギープロセスである。また高温高速反応と急冷作用を有しており、短時間での化合物の生成が可能である。本実施の形態では、固体（Ａｌ）−気体（窒素ガス）間での燃焼合成であるため、直接窒化法の一部に属する。

【0020】

本実施の形態のＡｌＮウィスカーの製造方法によれば、Ａｌを主成分として含有する原料を燃焼させた際に、合成体内部から噴出するＡｌＮガスを合成体の表層にて急冷することにより、ＡｌＮウィスカーを合成体表層に層状に成長させることを可能とする。

【0021】

以下、燃焼合成反応のメカニズムについて説明する。まず、Ａｌを主成分として含有する原料を、例えば、黒鉛から成る坩堝内に充填する。ここで、原料中のＡｌ量を限定するものでないが、主成分として５０質量％以上を占める。そして、原料の一部に着火用カーボンフォイルを接触させた状態で、坩堝を、燃焼合成炉内に設置する。炉内を、所定圧まで脱気し、その後、窒素置換を行い、窒素加圧雰囲気にする。

【0022】

続いて、カーボンフォイルに対して、原料に着火されるまで通電を行い、原料中のＡｌと窒素ガスの燃焼合成反応を開始させる。燃焼合成反応の反応式は、２Ａｌ＋Ｎ_２→ＡｌＮである。このとき、燃焼合成反応の燃焼波は、例えば、１０ｍｍ／秒程度の速度で進行するため、例えば、数分程度（具体的には、３〜５分程度）と短時間で合成反応は終了する。

【0023】

ＡｌＮウィスカーの生成は、燃焼合成反応と同時に行われる。燃焼時の原料内部温度は、例えば、１９００〜２０００℃程度まで達しており、Ａｌは、原料内部にＡｌガス状態で存在する。

【0024】

本実施の形態では、原料にＮＨ_４Ｃｌを助剤として添加することが好適である。これにより、燃焼時の熱によりＮＨ_４Ｃｌが、ＮＨ_３とＨＣｌの分解ガスとなり、合成体表層へと排出される。この分解ガスは、合成体内部のＡｌガスのキャリアーとなり、合成体表層からＡｌガスを放出させる。放出されたＡｌガスは、窒化反応を伴いながら急冷され、合成体表層にＡｌＮウィスカーが形成されていく。本実施の形態では、原料に、成長活性剤として微量にＹ_２Ｏ_３やＡｌ_２Ｏ_３を添加することが、ＡｌＮウィスカーの生成量を増大させるうえで好適である。

【0025】

そして、本実施の形態では、最終形態として、合成体表層にＡｌＮウィスカーを層状に形成することができる。このため、ＡｌＮウィスカーの回収効率を非常に高くすることが出来る。ここで「層状」とは、合成体表層のほぼ全域に厚みを有するシート形状であることを指す。

【0026】

本実施の形態では、上記のように、燃焼合成法を用いてＡｌＮウィスカーを生成することにより、Ａｌからの直接窒化が可能である。そして、炭素や鉄などを還元剤として使用しないため、ＡｌＮウィスカー内部には、熱伝導性や絶縁性を低下させる不純物の混入の可能性が抑制され、高品質なＡｌＮウィスカーを得ることが可能になる。また、外部加熱を必要とせず、短時間での合成が可能であり、生産効率が高く、省エネルギーにて生産でき、経済性にも優れている。

【0027】

続いて、本実施の形態における、ＡｌＮウィスカーの製造工程について詳細に説明する。まず、図１のステップＳＴ１に示すように、原料の調製を行う。本実施の形態では、Ａｌを主成分として含有する原料として、Ａｌ−ＡｌＮ−ＮＨ_４Ｃｌ−Ｙ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３を使用することが好ましい。すなわち、原料としては、これら成分以外の成分を実質的に含まないことが好適である。「実質的に」とは、不可避的に混入する他の成分・元素が含まれることを排除しないことを意味する。これら成分を、例えば、アルミナ質のボールミルにて乾式混合する。

【0028】

本実施の形態において、原料に含まれる各成分の平均粒径を、限定するものではない。ただし、一例を示すと、Ａｌは、平均粒径Ｄ５０＝１〜２０μｍ程度であり、ＡｌＮは、平均粒径Ｄ５０＝０．５〜６μｍ程度であり、ＮＨ_４Ｃｌは、平均粒径Ｄ５０＝０．５〜２ｍｍ程度であり、Ｙ_２Ｏ_３は、平均粒径Ｄ５０＝０．２〜５μｍ程度であり、Ａｌ_２Ｏ_３は、平均粒径Ｄ５０＝０．５〜４μｍ程度である。粒度分布は、レーザ散乱法（レーザ回折式粒度分布測定装置 ＨＯＲＩＢＡ ＬＡ−９５０を使用）で測定した。「Ｄ５０」とは、累積個数が、全粒子数の５０％となる粒径を示す。

【0029】

また本実施の形態では、ＡｌＮを、希釈材として、原料中、１０質量％以上４０質量％以下の範囲内で添加することが好ましい。これにより、後述する実験結果に示すように、燃焼温度を高くでき、且つ、Ａｌの未反応量を少なくできる。また、合成助剤としてのＮＨ_４Ｃｌを、原料中、０．５質量％以上５質量％以下の範囲内で添加することが好ましい。また、成長活性材としてのＹ_２Ｏ_３を原料中、０．５質量％以上５質量％以下の範囲内で添加することが好ましい。また、成長活性材としてのＡｌ_２Ｏ_３を、原料中、０．２質量％以上２質量％以下の範囲内で添加することが好ましい。ＮＨ_４Ｃｌ、Ｙ_２Ｏ_３、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量を、上記範囲内で添加することで、後述する実験結果に示すように、ＡｌＮウィスカー生成量を適切に増大させることが出来る。

【0030】

続いて、原料を、坩堝内に設置（充填）する（図１のステップＳＴ２）。原料の坩堝への設置方法について図２を用いて説明する。図１に示す符号１は黒鉛にて形成された坩堝（以下、黒鉛坩堝１と称する）である。ただし、本実施の形態では、黒鉛に限定するものでなく、黒鉛以外にも、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４等の材質にて形成されていてもよい。

【0031】

図２に示すように、黒鉛坩堝１の底面にＡｌＮ敷粉２を敷き詰める。ＡｌＮ敷粉２の粒径や層厚を限定するものではないが、例えば、平均粒径Ｄ５０は、４〜２０μｍ程度であり、層厚は５ｍｍ以上である。このように、ＡｌＮ敷粉２を敷き詰める理由は、原料３の反応熱を遮断し、熱による黒鉛坩堝１からのカーボンの発生を防ぐためである。

【0032】

続いて、ＡｌＮ敷粉２の上に原料３を設置する。このとき、原料３の層厚を限定するものでないが、層厚を、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることがより好ましい。層厚が５ｍｍよりも薄い場合、合成体熱量が低く、発生するＡｌＮガスが少ないため、生成されるＡｌＮウィスカーの量が減少する。また、２０ｍｍよりも厚い場合は合成体熱量が多く、合成体表面温度が高くなりすぎて、ＡｌＮウィスカーの核の生成が阻害され、ＡｌＮウィスカーの生成される量が低下する。また図２に示すように、燃焼反応時の熱影響を防ぐため、原料３と黒鉛坩堝１との各側面間には、１ｍｍ以上の間隔を空けておくことが好ましい。

【0033】

次に、原料３の設置（充填）が完了した黒鉛坩堝１を燃焼合成炉内に設置する。そして図２に示すように、原料３の表面に着火用のカーボンフォイル４を接触させた状態にする。そして、黒鉛坩堝１の上に、カーボンフェルト蓋５を設置する。このように、黒鉛坩堝１の上面を、カーボンフェルト蓋５で覆うことで、ＡｌＮガスが炉内雰囲気へ拡散するのを防ぎ、ＡｌＮウィスカーの生成量を増加させることが出来る。なお、本実施の形態では、蓋の材質をカーボンフェルトに限定するものでなく、例えば、若干の通気性を有しているＡｌ_２Ｏ_３ファイバー組成物を蓋として用いることも出来る。

【0034】

使用する燃焼合成炉は、設定した加圧雰囲気を一定に保つ機構を有し、且つ、真空置換を行える構成であることが好適である。また、燃焼合成炉には、炉内雰囲気を冷却するための冷却ジャケット及びチラーを有しており、炉内温度を２５℃以下に保てる構成が望ましい。

【0035】

炉内を、所定圧まで脱気し、その後、窒素置換を行い、窒素加圧雰囲気にする（図１のステップＳＴ３）。ここで、脱気圧を限定するものではないが、例えば、１００Ｐａ以下であり、好ましくは５０Ｐａ〜２０Ｐａであり、より好ましくは、５Ｐａ以下である。また、窒素加圧雰囲気の加圧力を限定するものではないが、例えば、０．２ＭＰａ〜３０ＭＰａであり、好ましくは、０．７ＭＰａ以上である。

【0036】

その後、冷却機構を用いて、炉内温度が例えば、２５℃以下なるまで冷却を行う（図１のステップＳＴ４）。続いて、カーボンフォイル４に対して、原料に着火するまで通電（限定するものでないが、例えば、５０〜２００Ｖ）を行い、燃焼合成を開始させる（図１のステップＳＴ５）。上記したように、合成反応は、例えば、数分程度（具体的には、３〜５分程度）と短時間で終了する。

【0037】

このように本実施の形態では、燃焼合成法の特徴の一つである、急速反応及び急冷作用を用いており、ガス圧と雰囲気温度が重要な因子となる。ガス圧は、上記した窒素加圧雰囲気での加圧力であり、高圧にすることにより燃焼温度を上昇させることができ、その結果、Ａｌガスの発生量を増加させることが出来る。また雰囲気密度の上昇に伴い放熱性も向上し、且つ、雰囲気温度（上記した炉内の冷却温度）を低く抑えることで、急冷作用も促進し、ＡｌＮウィスカーの生成量を増加させることが出来る。

【0038】

燃焼終了後は、炉内を大気圧に戻し、黒鉛坩堝１を燃焼合成炉から取り出す。図３Ａで示すように、生成されたＡｌＮウィスカーは、原料３を燃焼してなる合成体６の表層に層状（ＡｌＮウィスカー層７）に存在しており、ＡｌＮウィスカー層７を、合成体表層から剥離させることにより、容易に回収する事が出来る（図１のステップＳＴ６）。

【0039】

このように本実施の形態では、燃焼合成法を応用して、層状のＡｌＮウィスカーを得ることができる。

【0040】

ＡｌＮウィスカーは、結晶方向が一定方向でなくランダムに絡み合って繊維状の層となっている。層厚を限定するものでないが、例えば、０．２〜１ｍｍ程度である。

【0041】

そして、ＡｌＮウィスカー層７を型抜き、又は、裁断を行うことで、図３Ｂのような任意形状のＡｌＮウィスカーシート８を得ることが出来る（図１のステップＳＴ７）。ＡｌＮウィスカーシート８は、熱伝導部材（例えば、樹脂含浸による高熱伝導複合体）や、耐熱部材（例えば、耐熱フィルター）、触媒部材（例えば、触媒担体材）などに有用である。

【0042】

以上詳述したように、本実施の形態は、自己生成熱により合成反応を進行させる燃焼合成法を応用したＡｌＮウィスカーの製造方法である。本実施の形態によれば、外部加熱を必要とせず省エネルギーで且つ短時間でのＡｌＮウィスカー生成を可能する。また、特殊な材料を必要とすることなくＡｌＮウィスカーを生成でき、高い生産効率、及び低コストでの製造が可能である。また、原料中に、炭素や鉄などを添加しないため、生成されたＡｌＮウィスカー中に、絶縁性及び熱伝導性を下げる不純物の混入の可能性が低く、高品質なＡｌＮウィスカーの製造が可能である。

【実施例】

【0043】

以下、本発明の効果を明確にするために実施した実施例及び比較例により本発明を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

【0044】

以下では、Ａｌ原料に含有する、希釈材（ＡｌＮ）の添加量、ＮＨ_４Ｃｌの添加量、Ｙ_２Ｏ_３の添加量、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量の適正な範囲を実験により求めた。

【0045】

実験では、原料量がトータルで８０ｇとなるように調製した。なお混合は、乳鉢にて行った。ただし、ボールミルで行ってもよい。実験で使用したＡｌ粉末は、高純度化学研究所製の平均粒径が３μｍのものであり、ＡｌＮ粉末は、トクヤマ製のＨグレード（平均粒径１μｍ）であり、ＮＨ_４Ｃｌは、純正化学製の粒径が約１ｍｍのものであり、Ｙ_２Ｏ_３は、日本イットリウム製のＤ５０≦３μｍであり、Ａｌ_２Ｏ_３は、高純度化学製のα−Ａｌ_２Ｏ_３（平均粒径が１μｍ）であった。

【0046】

上記原料を、図１に示す状態にて、黒鉛坩堝に設置し、燃焼合成炉のガス圧を０．９５ＭＰａとして燃焼合成を行った。

【0047】

（希釈率の実験）
まず実験では、希釈率を測定すべく、ＡｌとＡｌＮとの混合割合を変えて希釈率の異なる複数の原料を調製し、各原料を用いて、Ａｌの未反応量及び燃焼温度を測定した。その実験結果が以下の表１に示されている。

【0048】

【表1】

【0049】

「希釈率」欄の数値は、原料中に占めるＡｌＮの質量％を示している。未反応量は、Ｘ線解析による定量分析に測定した。

【0050】

表１に示すように、希釈率の上昇に伴い、Ａｌの未反応量は減少するとともに、燃焼温度が低下することがわかった。

【0051】

効率的な燃焼合成反応を得るべく、ＡｌＮの好ましい添加量の範囲を、燃焼温度が高く且つＡｌの未反応量が少ない、１０質量％以上４０質量％以下に設定した。

【0052】

（ＮＨ_４Ｃｌの添加量の実験）
続いて、ＡｌＮを３０質量％に固定し、ＮＨ_４Ｃｌの添加量が異なるＡｌ−ＡｌＮ−ＮＨ_４Ｃｌからなる複数の原料を調製し、各原料を用いて、ＡｌＮウィスカーの生成量、及び、燃焼温度を測定した。その実験結果が以下の表２に示されている。

【0053】

【表2】

【0054】

表２に示すように、ＮＨ_４Ｃｌの添加量を４質量％まで増やすと、ＡｌＮウィスカーの生成量は増大し、且つ、燃焼温度は低下することがわかった。また、ＮＨ_４Ｃｌの添加量を６質量％とした場合は、自己伝播せず、適切にＡｌＮウィスカーを得ることはできなかった。

【0055】

表２に基づいて、ＮＨ_４Ｃｌの添加量の好ましい範囲を０．５質量％以上５質量％とした。また、より好ましい範囲を、１質量％以上５質量％以下とした。

【0056】

（Ｙ_２Ｏ_３の添加量の実験）
続いて、ＡｌＮを３０質量％、ＮＨ_４Ｃｌを４質量％に固定し、Ｙ_２Ｏ_３の添加量が異なるＡｌ−ＡｌＮ−ＮＨ_４Ｃｌ−Ｙ_２Ｏ_３からなる複数の原料を調製し、各原料を用いて、ＡｌＮウィスカーの生成量を測定した。その実験結果が以下の表３に示されている。

【0057】

【表3】

【0058】

表３に示すように、Ｙ_２Ｏ_３の添加量を１質量％から４質量％まで増やすと、ＡｌＮウィスカーの生成量を増大させることができるとわかった。Ｙ_２Ｏ_３の添加量を５質量％とすると、１質量％のときに比べて、Ｙ_２Ｏ_３の生成量は多くなるものの、２質量％〜４質量％の場合に比べて、ＡｌＮウィスカーの生成量は減ることがわかった。

【0059】

表３により、Ｙ_２Ｏ_３の添加量の好ましい範囲を、０．５質量％以上５質量％以下とした。またより好ましい範囲を、１質量％以上５質量％以下とした。更に好ましい範囲を、２質量％以上４質量％以下とした。

【0060】

（Ａｌ_２Ｏ_３の添加量の実験）
続いて、ＡｌＮを３０質量％、ＮＨ_４Ｃｌを４質量％、Ｙ_２Ｏ_３を２質量％に固定し、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量が異なるＡｌ−ＡｌＮ−ＮＨ_４Ｃｌ−Ｙ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３からなる複数の原料を調製し、各原料を用いて、ＡｌＮウィスカーの生成量を測定した。その実験結果が以下の表４に示されている。

【0061】

【表4】

【0062】

表４に示すように、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量を０．５質量％〜２質量％の範囲とすることで、３００ｍｇ以上のＡｌＮウィスカーを得ることができるとわかった。Ａｌ_２Ｏ_３の添加量を２．５質量％とすると、自己伝播せず、適切にＡｌＮウィスカーを得ることはできなかった。

【0063】

表４により、Ａｌ_２Ｏ_３の添加量の好ましい範囲を、０．２質量％以上２質量％以下とした。またより好ましい範囲を、０．５質量％以上１．５質量％以下とした。

【0064】

（ＸＲＤ分析結果）
続いて、本実施例により得られたＡｌＮウィスカーを、ＸＲＤ（Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析した。ここで分析対象のＡｌＮウィスカーは、原料を、Ａｌ−ＡｌＮ（３０質量％）−ＮＨ_４Ｃｌ（４質量％）−Ｙ_２Ｏ_３（２質量％）−Ａｌ_２Ｏ_３（１質量％）とし、燃焼合成炉のガス圧を０．９５ＭＰａとして得られたものである。ＸＲＤ分析結果を図４に示す。

【0065】

ＸＲＤ分析により調べた結果、生成物の殆どがＡｌＮ組成であり、不純物（炭化物、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３）は検出されなかった。また僅かに未反応Ａｌを含んでいたが、８００〜１０００℃の窒素雰囲気下で１時間程度の熱処理を行うことにより、未反応ＡｌはＡｌＮとなり、未反応Ａｌを残さず全てＡｌＮの生成に用いることが出来る。

【0066】

（走査電子顕微鏡画像）
図５は、走査型電子顕微鏡により撮像した画像を示す写真である。図５に示すように、本実施例（図４の実験で使用したものと同じ）で生成されたＡｌＮウィスカーは、結晶の方向性のある従来技術で生成されたＡｌＮウィスカーとは異なる特徴を有することがわかった。すなわち、図５に示すように、ＡｌＮウィスカーの結晶成長の方向はランダムであった。そして、ＡｌＮウィスカーを層状に生成することができた。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明にて生成されるＡｌＮウィスカーは、結晶成長の方向がランダムな繊維状であり、樹脂封止材に使用される高熱伝導フィラー等には有用である。また。ＡｌＮウィスカーは層状にて生成できるため、型抜きや裁断により任意形状のＡｌＮウィスカーシートを得ることができる。ＡｌＮウィスカーシートを、樹脂含浸による高熱伝導複合体や、耐熱フィルター、触媒担体材等に好ましく適用できる。

【符号の説明】

【0068】

１ 黒鉛坩堝
２ ＡｌＮ敷粉
３ 原料
４ カーボンフォイル
５ カーボンフェルト蓋
６ 合成体
７ ＡｌＮウィスカー層
８ ＡｌＮウィスカーシート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】